内容正文:
第38课时 神经冲动的产生和传导
课标要求
1.阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导。2.阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成。
考情分析
1.神经冲动的产生和传导
2023·海南·T9 2023·江苏·T21 2023·广东·T19 2023·浙江6月选考·T20
2022·全国乙·T3 2022·北京·T8 2022·山东·T9 2022·海南·T17 2022·河北·T21 2022·广东·T15 2021·江苏·T6 2021·海南·T9 2021·湖北·T23 2021·辽宁·T16 2021·天津·T2 2021·全国乙·T4
2.膜电位变化
2023·全国乙·T30 2023·北京·T17 2023·山东·T16 2023·湖北·T15
2021·河北·T11 2021·江苏·T21 2021·湖南·T11 2021·湖北·T17
考点一 神经冲动的产生和传导
1.兴奋在神经纤维上的传导
提醒 在离体的神经纤维上,兴奋的传导是双向的;在反射弧中的神经纤维上,兴奋的传导是单向的,因为反射弧中神经纤维上的神经冲动只能来自感受器。
2.兴奋在神经元之间的传递
(1)结构基础——突触
(2)兴奋传递的过程
提醒 突触小体≠突触
①组成不同:突触小体是上一个神经元轴突末梢每个小枝末端的膨大部分,其上的膜构成突触前膜,是突触的一部分;突触由两个神经元构成,包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
②信号转变不同:在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号;在突触中完成的信号变化为电信号→化学信号→电信号。
(3)传递特点
(4)神经递质与受体
提醒 同一种神经递质与不同的受体结合可能产生不同的生理效应。
(5)兴奋在神经纤维上的传导和神经元之间传递的比较
传导类型
神经纤维上的兴奋传导
神经元之间的兴奋传递
涉及细胞数
单个神经元
多个神经元
结构基础
神经纤维
突触
形式
电信号
电信号→化学信号→电信号
方向
双向传导
单向传递
速度
迅速
较慢
作用
使未兴奋部位兴奋
使下一个神经元兴奋或抑制
3.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
判断正误
(1)神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP( √ )
(2)神经纤维的兴奋以局部电流的形式在神经元之间单向传递( × )
提示 神经纤维的兴奋以神经递质的形式在神经元之间单向传递。
(3)神经递质与相应受体结合后,进入突触后膜内发挥作用,会使下一个神经元兴奋( × )
提示 神经递质与突触后膜上相应受体结合,引发突触后膜相应离子通道开放,使下一个神经元兴奋或抑制,神经递质不进入突触后膜内。
(4)兴奋传递的过程中,突触后膜上发生的信号转换是化学信号→电信号( √ )
(5)突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程属于主动运输,神经递质在突触间隙中的移动消耗能量( × )
提示 神经递质以胞吐的形式释放到突触间隙中,在突触间隙中以扩散的方式移动到突触后膜上,不消耗能量。
癫痫是由大脑皮质神经元过度异常放电而导致的短暂性脑功能障碍。在原有癫痫患者中,神经系统炎症可以加剧癫痫性发作或增加他们的发病频率,与此同时,全身性炎症可以通过离子通道的失活或抑制神经递质的释放等导致癫痫性放电。
(1)给离体神经元的某处一个适宜的刺激,甲同学认为在神经元的特定位置才能测到电位变化,而乙同学认为在神经元的任何部位均可测到电位变化。试问:哪位同学的观点正确?判断依据是什么?
提示 乙同学的观点正确。兴奋在神经纤维上双向传导,刺激神经元上的一处产生的兴奋将传至整个神经元,故在该神经元任何部位均可测到电位变化。
(2)如果要测定神经元的正常电位,应该在何种溶液中测定?为什么?
提示 在钠钾离子浓度与内环境相同的环境中进行测定。因为体内的神经元处于内环境之中,其钠钾离子具有一定的浓度,要使测定的电位与体内一致,也就必须将神经元放在钠钾离子浓度与体内相同的环境中。
(3)研究表明,当改变神经元轴突外Na+浓度时,静息电位并不受影响,但动作电位的幅度会随着Na+浓度的降低而降低。请对上述实验现象作出解释。
提示 静息电位与神经元内的K+外流有关,而与Na+无关,所以神经元轴突外Na+浓度的改变并不影响静息电位。动作电位与神经元外的Na+内流有关,细胞外Na+浓度降低,细胞内外Na+浓度差变小,Na+内流减少,动作电位峰值下降。
(4)上一个神经元的兴奋以电信号形式作用于突触小体,使突触小泡释放神经递质,这时候兴奋如何传递?兴奋通过突触时信号发生了怎样的转换?兴奋在神经元之间的信号传递与兴奋在神经纤维上的传导有什么不同?
提示 以化学信号的形式传递。兴奋通过突触时发生了电信号→化学信号→电信号的转换。兴奋在神经纤维上的传导是双向的,传导速度快,兴奋在神经元之间的传递是单向的,突触处的兴奋传递需要经过化学信号与电信号的转换,传递速度慢。
(5)下一个神经元的兴奋或抑制与哪些因素有关?
提示 与神经递质的种类和受体的类型有关。
(6)癫痫病与神经递质关系极为密切,新研发的药物W可用于治疗癫痫。请推测药物W治疗癫痫的原理。
提示 药物W可激活脑内某种抑制性神经递质的受体,增强该神经递质的抑制作用。
归纳总结 膜电位测量及曲线解读
(1)膜电位的测量
测量装置
电位变化曲线
两电极分别位于细胞膜两侧相同位置
两电极分别位于细胞膜同侧不同位置
两电极分别位于细胞膜两侧不同位置
(2)膜电位变化曲线的解读和分析
a.分析曲线变化时,应结合离子通道的开放形成静息电位和动作电位来分析。
②过程受到刺激形成局部电位,只有达到阈值才能导致动作电位的产生。
①~⑥过程,K+通道都打开,⑤过程更多的K+通道打开;②③过程Na+通道打开,③过程更多的Na+通道打开。
b.在整个过程中,膜两侧离子的再平衡(胞外高Na+、胞内高K+的离子梯度状态)是依靠Na+-K+泵的主动运输实现的。事实上Na+-K+泵全过程都开放。
c.静息电位绝对值随所处溶液中的K+浓度的升高而减小,与Na+浓度几乎无关。动作电位的峰值随所处溶液中的Na+浓度的升高而增大,与K+浓度几乎无关。
考向一 兴奋在神经纤维和神经元之间的传递
1.(2020·山东,7)听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转,使位于纤毛膜上的K+通道打开,K+内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞,最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是( )
A.静息状态时纤毛膜外的K+浓度低于膜内
B.纤毛膜上的K+内流过程不消耗ATP
C.兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导
D.听觉的产生过程不属于反射
答案 A
解析 由题意可知,K+通过K+通道内流而产生兴奋,属于顺浓度梯度的被动运输,不消耗ATP,因此静息状态时,纤毛膜外的K+浓度高于膜内,A错误,B正确;兴奋在神经细胞内是以电信号的形式传导的,C正确;听觉的产生过程仅仅到达了大脑皮层,没有经过完整的反射弧,不属于反射,D正确。
2.(2021·江苏,6)在脊髓中央灰质区,神经元a、b、c通过两个突触传递信息,如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.a兴奋则会引起c的兴奋
B.b兴奋使c内Na+快速外流产生动作电位
C.a和b释放的递质均可改变突触后膜的离子通透性
D.失去脑的调控作用,脊髓反射活动无法完成
答案 C
解析 a兴奋可能会使突触前膜释放兴奋性或者抑制性的神经递质,则会引起c的兴奋或者抑制,A错误;产生动作电位的原因是Na+内流,而且b兴奋可能会使突触前膜释放抑制性神经递质,阴离子内流,进而使静息电位的绝对值增大,B错误;神经元b释放的神经递质作用于神经元c,神经元a释放的神经递质作用于神经元b,a和b释放的神经递质均可改变突触后膜的离子通透性,C正确;一些简单的脊髓反射活动(如膝跳反射)不需要大脑皮层的参与,所以失去脑的调控作用,一些脊髓反射活动依然能完成,D错误。
考向二 膜电位变化
3.(2024·烟台高三校考)海葵毒素(ATX)能影响兴奋在神经元之间的传递(对突触后膜识别信息分子的敏感性无影响)。科学家利用枪乌贼神经元进行实验,探究海葵毒素对兴奋传递的影响。图1是用微电极刺激突触前神经元并测得的动作电位峰值(mV),图2是0.5 ms后测得的突触后神经元动作电位峰值(mV)结果,曲线Ⅰ是未加海葵毒素(对照),曲线Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是枪乌贼神经元浸润在海葵毒素中5 min、10 min、15 min后的测量结果。下列说法正确的是( )
A.海葵毒素处理15 min后,刺激枪乌贼神经元后不会引起突触后膜Na+内流
B.持续增大微电极刺激强度,则突触前神经元动作电位的峰值也会一直变大
C.根据实验可推断,海葵毒素可以抑制突触前膜释放神经递质
D.海葵毒素可用来开发治疗重症肌无力的药物
答案 C
解析 海葵毒素处理15 min后,突触后膜还能产生动作电位,只是动作电位峰值小(曲线Ⅳ),即刺激枪乌贼神经元后会引起突触后膜Na+内流,A错误;动作电位的峰值取决于细胞内外的Na+浓度差,持续增大微电极刺激强度,不会一直增大动作电位的峰值,B错误;结合题图可知,海葵毒素处理后,枪乌贼突触前膜的动作电位峰值变小,是因为Na+内流到神经元内的过程被抑制,进而推断其使突触前膜释放的神经递质减少,C正确;重症肌无力的原因是突触后膜上的神经递质受体受到抗体的攻击而丧失功能,海葵毒素的作用机理是通过抑制突触前膜神经递质的释放而抑制兴奋的产生,不能用来治疗重症肌无力及开发相应药物,D错误。
4.(2021·湖南,11)研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位,记录离子进出细胞引发的膜电流变化,结果如图所示,图a为对照组,图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是( )
A.TEA处理后,只有内向电流存在
B.外向电流由Na+通道所介导
C.TTX处理后,外向电流消失
D.内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度高于膜外
答案 A
解析 TEA处理后,阻断了外向电流,只有内向电流存在,A正确;TEA阻断钾通道,从而阻断了外向电流,说明外向电流与钾通道有关,B错误;TTX阻断钠通道,从而阻断了内向电流,内向电流消失,C错误;内向电流与钠通道有关,神经细胞内,K+浓度高、Na+浓度低,内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度仍然低于膜外,D错误。
考点二 兴奋传递中电表指针偏转次数的判断
1.电表指针偏转的原理
图中a点受刺激产生动作电位,该动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c→c右侧”时电表的指针变化细化图如下(默认电表指针的偏转方向为电流方向)。
2.兴奋在神经纤维上双向传导电表指针偏转问题
(1)刺激a点,b点先兴奋,d点后兴奋,电表指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点(bc=cd),b点和d点同时兴奋,电表指针不发生偏转。
3.兴奋在神经元之间单向传递电表指针偏转问题
(1)刺激b点(ab=bd),由于兴奋在突触间的传递速率小于在神经纤维上的传导速率,所以a点先兴奋,d点后兴奋,电表指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点,兴奋不能传至a点,a点不兴奋,d点可兴奋,电表指针只发生一次偏转。
考向三 兴奋传递中电表指针偏转次数的判断
5.(2024·盐城高三校考)如图是用甲、乙两个电流表研究神经纤维及突触上兴奋产生与传导的示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.静息状态下,甲指针不偏转,乙指针不偏转
B.刺激a处时,甲指针偏转一次,乙指针偏转一次
C.刺激b处时,甲指针维持原状,乙指针偏转两次
D.清除c处的神经递质,再刺激a处时,甲、乙指针各偏转一次
答案 D
解析 甲电流表的两极分别位于膜外和膜内,乙电流表的两极均置于膜外。静息状态下,甲电流表膜外为正电位,膜内为负电位,甲指针偏转,而乙电流表两极均为正电位,不发生偏转,A错误。刺激a处时,对于甲电流表,兴奋传到电极处,膜外为负电位,膜内为正电位,甲指针偏转一次。对于乙电流表,兴奋先传到乙电流表的左边电极,然后传到右边电极,乙指针偏转两次,B错误。刺激b处时,兴奋无法传到左边神经元,因此甲指针维持原状,对于乙电流表,兴奋无法传到电流表左边电极,乙指针偏转一次,C错误。清除c处的神经递质,再刺激a处时,兴奋无法传到右边神经元,甲指针偏转一次,乙指针偏转一次,D正确。
6.(不定项)根据神经冲动通过突触方式的不同,可将突触分为化学突触和电突触,化学突触通过神经递质传递信息,电突触以通道连接在细胞之间(突触两侧由于电位差的存在可以发生电荷移动)传递信息。为了解兴奋传导或传递的情况,某小组用神经纤维、带化学突触(释放兴奋性神经递质)的神经纤维、带电突触的神经纤维和电表进行了如下实验。下列分析错误的是( )
甲:神经纤维
乙:带化学突触的神经纤维
丙:带电突触的神经纤维
注:各组电表两电极的距离相等。
A.在最左端给予适宜强度的刺激,三组电表均会发生两次反向偏转,且两次偏转间的时间间隔相同
B.在最右端给予适宜强度的刺激,甲、丙两组电表均会发生两次反向偏转,乙组电表只发生一次偏转
C.在甲组最左端给予适宜强度的刺激,引起Na+内流产生兴奋,膜外电流方向与兴奋传导方向相反
D.若要证明化学突触上兴奋是单向传递的,只需要在乙组最左端给予适宜强度的刺激,并观察电表是否会发生两次反向偏转即可
答案 AD
解析 在最左端给予适宜强度的刺激,三组兴奋均能先后传递到电表的两极,发生两次反向偏转,因为乙组是带有化学突触的神经纤维,传递速度更慢,所以乙组两次偏转间的时间间隔最长,A错误;在最右端给予适宜强度的刺激,甲、丙两组电表均会发生两次反向偏转,乙组产生的兴奋只能传递到电表的右侧一极,只发生一次偏转,B正确;给予适宜强度刺激后,引起Na+内流产生外负内正的动作电位,而相邻部位是外正内负的静息电位,膜外电流方向与兴奋传导方向相反,C正确;若要证明化学突触上兴奋是单向传递的,除了在乙组最左端给予适宜强度的刺激,观察电表偏转情况,还需在最右端给予适宜强度的刺激,并观察电表是否只发生一次偏转,D错误。
考点三 兴奋传导和传递的实验探究
1.电刺激法探究兴奋的传导和传递
预实验:在E点给予适宜强度的刺激,观察效应器A的效应。
实验结果:若效应器A产生效应,说明反射弧的结构是完整的。
(1)探究兴奋在神经纤维上的传导
(2)探究兴奋在神经元之间的传递
2.药物阻断实验探究兴奋的传导和传递
探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上的传导,还是阻断在突触处的传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
考向四 兴奋传导和传递的实验探究
7.科学工作者为研究兴奋在神经纤维上传导及突触间传递的情况,设计如图所示实验。图中c点位于灵敏电流计①两条接线的中点,且X=Y。
请回答下列问题:
(1)在a点受刺激时,膜外电位为________电位。若刺激b点,电流计①指针______________(填偏转方向和次数);若刺激c点,电流计①指针________。
(2)若利用电流计②验证兴奋在突触间只能单向传递。请设计实验进行证明(请注明刺激的位点、指针偏转的情况):
Ⅰ.________________________________________________________________________,说明兴奋可以从A传到B;
Ⅱ.________________________________________________________________________,说明兴奋不能从B传到A。
(3)请利用电流计①②设计一个简单实验,证明兴奋在神经纤维上的传导速度快于其在突触间的传递速度。
实验思路:___________________________________________________。
结果预测:___________________________________________________。
答案 (1)负 发生两次方向相反的偏转 不偏转
(2)刺激d(或a或b或c)点,电流计②指针发生两次方向相反的偏转 刺激e点,电流计②指针只发生一次偏转 (3)刺激d点,观察电流计①②指针发生第二次偏转的先后顺序 电流计①指针发生第二次偏转的时间早于电流计②
解析 (1)若刺激b点,由于兴奋在神经纤维上的传导是双向的,因此导致电流计的两极不同时兴奋,电流计①指针将发生两次方向相反的偏转;若刺激c点,电流计①的两个电极将同时发生兴奋,电流计①指针不会发生偏转。(2)刺激d(或a或b或c)点,电流计②指针发生两次方向相反的偏转,说明兴奋可以由A传到B;刺激e点,电流计②指针只发生一次偏转,说明兴奋不能由B传到A。(3)根据已知条件,利用电流计①②验证兴奋在神经纤维上的传导速度大于其在突触间的传递速度,实验思路为刺激d点,观察电流计①②指针发生第二次偏转的先后顺序。由于兴奋在神经纤维上传导的速度快于兴奋在神经元之间传递的速度,故电流计①指针发生第二次偏转的时间早于电流计②。
1.(选择性必修1 P28)神经细胞膜内外Na+、K+分布特点:Na+浓度为膜外>膜内,K+浓度为膜外<膜内。
2.(选择性必修1 P28)静息状态时,膜内电位为负电位,形成的原因是K+外流;形成动作电位时,膜内外电位变化为由外正内负变为外负内正,形成的原因是Na+内流。
3.(选择性必修1 P28)兴奋在神经纤维上以电信号(或神经冲动)形式传导;在膜外,局部电流方向与兴奋传导的方向相反,在膜内,局部电流方向与兴奋传导的方向相同。
4.(选择性必修1 P28)兴奋在神经元之间传递的结构基础是突触,突触的结构包括突触前膜、突触间隙、突触后膜,在突触前膜上的信号转换是电信号→化学信号。
5.(选择性必修1 P29)神经递质的类型:兴奋性神经递质,使下一个神经元兴奋;抑制性神经递质,使下一个神经元抑制。神经递质的作用:引起下一个神经元的兴奋或抑制,神经递质的受体位于突触后膜。神经递质的去向:迅速被降解或回收进细胞。
6.(选择性必修1 P29)神经元之间的兴奋的传递是单方向的原因是神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,作用于突触后膜上。
7.神经递质不是生物大分子却通过胞吐的方式进行运输的意义:胞吐可以短时间大量集中释放神经递质,从而引发突触后膜电位变化。
8.兴奋在离体神经纤维上的传导是双向的,在突触上的传递是单向的,在机体的神经纤维上的传导是单向的,在反射弧上的传导是单向的。
课时精练
一、选择题:每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1.(2024·朝阳高三期中)河鲀毒素是一种剧毒的神经毒素,能特异性地抑制Na+通道,且作用时间越长,效果越明显;但河鲀毒素对K+通道无直接影响。下列分析错误的是( )
A.增加神经细胞间隙的Na+浓度不能有效治疗河鲀毒素中毒
B.河鲀毒素会减小动作电位的峰值,增大静息电位的峰值
C.河鲀毒素中毒后,人的肌肉会松弛,随着时间延长症状逐渐增强
D.河鲀毒素经提纯、减毒后可作为镇痛药物或麻醉药
答案 B
解析 河鲀毒素对K+通道无直接影响,不影响静息电位的峰值,B错误;河鲀毒素通过抑制Na+通道而抑制兴奋,经提纯、减毒后可作为镇痛药物或麻醉药,D正确。
2.(2024·镇江高三校考)任氏液是一种比较接近两栖动物内环境的液体,其主要成分为氯化钠,另外还含钾离子、钙离子等其他离子。在任氏液中培养坐骨神经—腓肠肌标本,将微电极插入神经细胞,可记录该细胞的动作电位,如图所示,a、b、c、d为曲线上的点。研究小组进行下列两个实验,实验一:在任氏液中加入四乙胺(一种阻遏钾离子通道的麻醉药物);实验二:降低任氏液中钠离子浓度,其他条件不变。两实验均测定动作电位的发生情况。下列叙述错误的是( )
A.实验一从c到d速度减慢
B.实验一中,内外两侧均不会产生局部电流
C.实验二获得的动作电位,c点膜电位会降低
D.实验二中,有可能检测不到动作电位产生
答案 B
解析 实验一从c到d恢复静息电位过程中,钾离子外流,由于加入了阻遏钾离子通道的麻醉药物,因此从c到d速度减慢,A正确;实验一加入四乙胺阻遏钾离子通道,钠离子通道不受影响,当神经细胞受到适宜刺激时,钠离子大量内流,会产生局部电流,B错误;实验二适当降低任氏液中钠离子浓度,钠离子内流减少,神经纤维的动作电位峰值(c点电位)降低,C正确;实验二中,若任氏液中钠离子浓度过低,则有可能检测不到动作电位产生,D正确。
3.人在情绪压力下,5-羟色胺(5-HT)含量会降低。图示为5-HT在5-羟色胺能神经元和多巴胺能神经元间传递信号的过程,5-HTIA是5-HT的受体,该过程能使人产生愉悦情绪,从而增强抗压能力。下列分析正确的是( )
A.5-HT可与5-羟色胺能神经元上的5-HTIA结合引起突触后膜产生兴奋
B.突触后膜产生动作电位时Na+大量内流,需要载体蛋白的协助并消耗能量
C.5-羟色胺能神经元可通过胞吐的方式分泌和回收5-HT
D.适量补充蛋白质有利于产生愉悦情绪,增强人的抗压能力
答案 D
解析 5-HT可与多巴胺能神经元上的5-HTIA结合引起突触后膜产生兴奋,A错误;突触后膜产生动作电位时Na+大量内流,需要载体蛋白的协助但不消耗能量,B错误;5-羟色胺能神经元可通过胞吐的方式分泌5-HT,通过5-HT运载体回收5-HT,回收方式不是胞吐,C错误;适量补充蛋白质保证机体内有充足的色氨酸可转化为5-HT,有利于使人产生愉悦情绪,增强人的抗压能力,D正确。
4.(2022·山东,9)药物甲、乙、丙均可治疗某种疾病,相关作用机制如图所示,突触前膜释放的递质为去甲肾上腺素(NE)。下列说法错误的是( )
A.药物甲的作用导致突触间隙中的NE增多
B.药物乙抑制NE释放过程中的正反馈
C.药物丙抑制突触间隙中NE的回收
D.NE-β受体复合物可改变突触后膜的离子通透性
答案 B
解析 药物甲抑制NE的灭活,进而导致突触间隙中的NE增多,A正确;由题图可知,神经递质可与突触前膜的α受体结合,进而抑制突触小泡释放神经递质,这属于负反馈调节,药物乙抑制NE释放过程中的负反馈,B错误;由题图可知,去甲肾上腺素被突触前膜摄取回收,药物丙抑制突触间隙中NE的回收,C正确;神经递质NE与突触后膜的β受体特异性结合后,可改变突触后膜的离子通透性,引发突触后膜电位变化,D正确。
5.(2024·常德高三一模)中枢神经系统中的抑制性神经元,能够分泌抑制性神经递质,引起突触后膜发生Cl-内流、K+外流,从而造成突触后膜电位的改变,使突触后神经元受到抑制。图1是与膝跳反射有关的部分结构示意图(图中①~⑧表示相关结构),图2表示膜电位变化曲线。发生膝跳反射时,伸肌②收缩,屈肌⑦舒张。下列说法正确的是( )
A.图1中①为感受器,接受刺激后A点膜电位变化为图2中曲线甲,EF过程Na+内流
B.人体在完成反射活动的过程中,兴奋在神经纤维上的传导是双向的
C.如果刺激图1中③处,则②发生膝跳反射,N处电位变化为图2中的丙
D.若图1中⑤为抑制性神经元,③的轴突末梢释放的神经递质使⑤神经元Cl-内流
答案 A
解析 分析题图可知,图1中③上面有神经节,可判断③为传入神经,①为感受器,接受刺激后A点兴奋,由静息电位变为动作电位,对应的是图2中曲线甲,EF过程表示动作电位的形成过程,发生Na+内流,A正确;在离体的神经纤维上,兴奋的传导是双向的,在生物体内,兴奋在神经纤维上的传导是单向的,B错误;完成反射活动的条件之一是必须经历完整的反射弧,刺激③传入神经会发生膝跳反应,而不是反射,C错误;若⑤为抑制性神经元,⑤兴奋后释放抑制性神经递质,引起突触后膜(⑥所在的神经元)发生Cl-内流、K+外流,加强静息电位,D错误。
6.(2024·海安高级中学高三模拟)可卡因能通过延长神经递质在突触中的停留时间等增加愉悦感,但长期使用可卡因会引起神经系统发生变化,最终使人上瘾。毒品上瘾的机制如图“甲→丁”所示。下列叙述错误的是( )
A.初吸食毒品者突触后膜上的受体易与神经递质结合
B.正常人体内,有的神经递质与受体结合后常被突触前膜重新回收
C.长期吸食毒品者萎靡的原因可能是突触后膜受体数量减少而不易与神经递质结合
D.吸毒后易兴奋的原因可能是毒品增加了突触前膜对神经递质的重新回收
答案 D
解析 由图可知,长期使用可卡因可使中枢神经系统长时间暴露在高浓度的多巴胺环境下,突触后膜受体会减少而不易与神经递质结合,故初吸食毒品者突触后膜上的受体更易与神经递质结合,A正确;分析图甲可知,正常人体内,有的神经递质与受体结合后,会被突触前膜重新回收,B正确;图丙中,中枢神经系统长时间暴露在高浓度的多巴胺环境下,会通过减少突触后膜受体数量来适应这种变化,导致突触后膜受体不易与神经递质结合,此时会表现为精神萎靡,C正确;由图乙可知,当突触间隙存在可卡因后,其与多巴胺的转运蛋白紧密结合,使得多巴胺在突触中停留的时间延长,不断刺激突触后膜而增加愉悦感,故吸毒后易兴奋,D错误。
二、选择题:每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
7.(2024·济南高三联考)用离体枪乌贼巨大神经为材料进行实验,得到如下曲线图,图1表示神经元的某一位点在不同时刻的电位变化,图2表示不同位点同一时刻神经冲动的传导过程,图3 表示离子进出细胞引发的膜电流变化,内向电流是指阳离子流入细胞引起膜内电位升高的离子电流;外向电流指阳离子流出或阴离子流入引起膜内电位降低的离子电流。下列说法不正确的是( )
A.图2神经冲动的传导方向是从右到左
B.图3中的外向电流是由Na+外流引起的
C.Na+通道将关闭的点是图1的c、图2的③,图3的B
D.动作电位恢复静息电位的过程是图1的ce、图2的③①、图3的DE
答案 ABC
解析 图2神经冲动的传导方向是从左到右,A错误;由题干信息“外向电流指阳离子流出或阴离子流入引起膜内电位降低的离子电流”可知,外向电流是由K+外流或Cl-内流引起的,B错误;产生静息电位即K+外流时,Na+通道将关闭,对应图1的c、图2的③、图3的D,C错误;动作电位恢复静息电位即K+外流的过程,包括图1的ce、图2的③①(兴奋的传导途径依次是⑤→④→③→②→①)、图3的DE,D正确。
8.(2023·株洲统考三模)人或动物受到惊吓刺激时,突触处发生复杂变化,产生持续增强的效应,导致紧张的情绪久久不能平复,其机理如图所示。下列相关叙述正确的有( )
A.N受体与A受体均可与谷氨酸结合,表明受体无特异性
B.Ca2+与Na+内流引起突触后膜电位变化的过程消耗能量
C.NO作为信号分子,参与突触前膜释放谷氨酸的正反馈调节
D.紧张情绪最终会慢慢消散,可能与膜内外Ca2+浓度差降低有关
答案 CD
解析 N受体与A受体均可与谷氨酸结合,不能表明受体无特异性,在不同的位点结合,还是具有特异性的,A错误;Ca2+与Na+以协助扩散的方式顺浓度梯度内流引起突触后膜电位变化的过程不消耗能量,B错误。
9.(2024·岳阳高三三模)如图甲所示,在神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表,表1两电极分别在a、b处膜外,表2两电极分别在d处膜的内外侧。在b、d中点c处给予适宜刺激,相关的电位变化曲线如图乙、图丙所示。下列分析正确的是( )
A.表1记录得到图丙所示的电位变化曲线
B.图乙①点时Na+的内流速率比②点时更大
C.图乙曲线处于③点时,图丙曲线正处于④点
D.图丙曲线处于⑤点时,图甲a处正进行Na+的内流
答案 AC
解析 表1记录得到图丙所示的曲线图,b、a两点会先后发生兴奋,A正确;由图乙可知,①点Na+的内流速率比②点时小,B错误;图乙曲线处于③点时,说明d点处于兴奋状态,图丙曲线正处于④点,即b点兴奋时,C正确;图丙曲线处于⑤点时,兴奋传至a、b之间,图甲a处于静息电位,正进行K+的外流,D错误。
三、非选择题
10.(2024·临沂高三模拟)图1为反射弧结构示意图,图2为图1中D结构的放大示意图。请据图回答问题:
(1)神经纤维B在A中的细小分枝叫作________________________________。用针刺A时,引起F收缩的现象被称为______。针刺引起疼痛,产生痛觉的部位是______________。
(2)图2的结构名称是____________,在①和②之间兴奋的传递只能是__________向的。如果在①和②之间注射某种神经递质,②处发生的变化是____________(填“兴奋”“抑制”或“兴奋或抑制”),这种变化是由于神经递质与②结构上专一性的________________结合而引发的。
(3)兴奋传导过程中,神经冲动在图2中②处的信号转换模式为________________。
(4)将图1反射弧中取出一段进行图3所示的实验:刺激a点(a点为两电极间的中点),电流表Ⅰ和Ⅱ分别偏转________、________次。
答案 (1)感受器(感觉神经末梢) 反射 大脑皮层 (2)突触 单 兴奋或抑制 受体
(3)化学信号→电信号 (4)0 2
解析 (4)刺激a点,a点产生动作电位,继而产生局部电流,局部电流向左、向右双向传导,电流表Ⅰ两个电极电位始终相同,不偏转。a点产生的兴奋向右可以通过突触传递给下一个神经元,兴奋先到达电流表Ⅱ的左边电极,再到达电流表Ⅱ的右边电极,电流表Ⅱ会偏转2次且方向相反。
11.(2023·福建,11)下丘脑通过整合来自循环系统的激素和消化系统的信号调节食欲,是食欲调节控制中心。下丘脑的食欲调节中枢能调节A神经元直接促进食欲。A神经元还能分泌神经递质GABA,调节B神经元。GABA的作用机制如图。回答下列问题:
(1)下丘脑既是食欲调节中枢,也是__________调节中枢(答出1点即可)。
(2)据图分析,GABA与突触后膜的受体结合后,将引发突触后膜________(填“兴奋”或“抑制”),理由是_________________________________________________________________。
(3)科研人员把小鼠的A神经元剔除,将GABA受体激动剂(可代替GABA直接激活相应受体)注射至小鼠的B神经元区域,能促进摄食。据此可判断B神经元在食欲调节中的功能是______________。
(4)科研人员用不同剂量的GABA对小鼠灌胃,发现30 mg·kg-1 GABA能有效促进小鼠的食欲,表明外源的GABA被肠道吸收后也能调节食欲。有人推测外源GABA信号是通过肠道的迷走神经上传到下丘脑继而调节小鼠的食欲。请在上述实验的基础上另设4个组别,验证推测。
①完善实验思路:将生理状态相同的小鼠随机均分成4组。
A组:灌胃生理盐水;
B组:假手术+灌胃生理盐水;
C组:假手术+___________________________________________;
D组:________________+__________________;
(说明:假手术是指暴露小鼠腹腔后再缝合。手术后的小鼠均需恢复后再与其他组同时处理)连续处理一段时间,测定并比较各组小鼠的摄食量。
②预期结果与结论:若____________________________________________________________
____________________________________________________________________,则推测成立。
答案 (1)体温(或水平衡) (2)抑制 GABA与突触后膜上的受体结合后,引起Cl-内流,静息电位的绝对值增大 (3)抑制食欲(或抑制摄食量)
(4)①灌胃30 mg·kg-1GABA 切断迷走神经 灌胃30 mg·kg-1GABA ②A组小鼠的摄食量与B组差异不明显,C组小鼠的摄食量比B组高,D组小鼠的摄食量比C组低
解析 (1)下丘脑既是食欲调节中枢,也是体温调节中枢、血糖调节中枢、水平衡调节中枢。(2)由图可知,GABA与突触后膜上的受体结合后,引起Cl-内流,静息电位的绝对值增大,使突触后膜受抑制。(3)由题意可知,(A神经元的)突触前膜释放GABA,突触后膜(B神经元)受抑制;若注射GABA受体激动剂作用于B神经元,B神经元受到抑制,能促进小鼠摄食,说明B神经元在食欲调节中的作用是抑制小鼠食欲。(4)本实验的目的是验证外源GABA信号是通过肠道的迷走神经上传到下丘脑继而调节小鼠的食欲,因此实验的自变量是信号通路是否被阻断,因变量是食欲变化,据此作出判断:C组与B组对照,单一变量是有无灌胃30 mg·kg-1GABA,验证GABA的作用;D组与C组对照,单一变量为是否切断迷走神经,即验证外源GABA信号是通过肠道的迷走神经上传到下丘脑,继而调节小鼠的食欲。对实验结果进行两两比较:若最终A组小鼠的摄食量与B组差异不明显,C组小鼠的摄食量比B组高,D组小鼠的摄食量比C组低,则说明外源GABA信号是通过肠道的迷走神经上传到下丘脑,继而调节小鼠的食欲的。
12.(2020·天津,14)神经细胞间的突触联系往往非常复杂。如图为大鼠视网膜局部神经细胞间的突触示意图。
据图回答:
(1)当BC末梢有神经冲动传来时,甲膜内的__________释放谷氨酸,与乙膜上的谷氨酸受体结合,使GC兴奋,诱导其释放内源性大麻素,内源性大麻素和甲膜上的大麻素受体结合,抑制Ca2+通道开放,使BC释放的谷氨酸________(填“增加”或“减少”),最终导致GC兴奋性降低。
(2)GC释放的内源性大麻素还能与丙膜上的大麻素受体结合,抑制AC中甘氨酸的释放,使甲膜上的甘氨酸受体活化程度________(填“升高”或“降低”),进而导致Ca2+通道失去部分活性。AC与BC间突触的突触前膜为________膜。
(3)上述___________调节机制保证了神经调节的精准性。该调节过程与细胞膜的___________两种功能密切相关。
(4)(多选)正常情况下,不会成为内环境成分的是________。
A.谷氨酸 B.内源性大麻素
C.甘氨酸受体 D.Ca2+通道
答案 (1)突触小泡 减少 (2)降低 丙 (3)负反馈 控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流 (4)CD
解析 (1)当神经冲动传至突触前膜(图中的甲膜)时,突触小体中的突触小泡会释放神经递质(图中的谷氨酸)到突触间隙。图中信息显示,甲膜上的Ca2+通道开放有利于Ca2+进入突触小体中(或甲膜内),促进突触小泡释放谷氨酸,而突触间隙中的内源性大麻素与甲膜上的大麻素受体结合后会抑制甲膜上Ca2+通道开放,导致BC释放的谷氨酸减少。(2)由图中信息可知,内源性大麻素与AC细胞膜(丙膜)上的大麻素受体结合后,可抑制甘氨酸的释放,导致甲膜上的甘氨酸受体的活化程度降低。AC细胞释放神经递质作用于BC细胞膜,所以丙膜是突触前膜。(3)图中三种细胞之间的调节属于负反馈调节,该调节过程与细胞膜的两种功能——控制物质进出细胞和进行细胞间的信息交流密切相关。(4)内环境是由细胞外液构成的液体环境,包括血浆、组织液和淋巴液等。甘氨酸受体和Ca2+通道都位于细胞膜上,不属于内环境成分。
谢谢
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